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Aerotech光纤对准算法的应用

作者:www.cechina.cn2023.02.01阅读 752

  Aerotech 针对光纤对准应用设计了精密运动平台,例如 FiberMax,它是提升现代光纤和硅光对准效率的关键部件。然而高精度的平台仅仅是整个光纤对准系统的一部分。提高对准运动效率的控制软件具有和硬件同样的重要性,更高的对准效率意味着更好的产品质量和更高的产能。
  Aerotech 的 A3200 软件集成了六种硅光搜索算法供用户选择www.cechina.cn,针对不同的应用模型和系统,客户可以选择相对应的算法。他们分别是 Hill Climb, Spiral Rough, Spiral Fine, Fast Align, Geo Center 和 Centroid。如图 1 所示,打开 A3200 里面的 Configuration manager/Task/Fiber 可以 找到:

图 1 Aerotech 的六种光纤算法 

  按照硅光对准系统的轴数来分,可以分为单轴对准,双轴www.cechina.cn,三轴以及三到六轴对准算法
  按照搜索算法的功能,可分为初始光搜索算法和峰值搜索算法。其中 Spiral Rough 属于螺旋式搜 索算法,它一般用于找到初始光,Spiral Fine 和 Spiral Rough 算法比较类似,不过它既是初始光 搜索算法又属于峰值算法。Geo Center 和 Centroid 分别是两轴和三轴的峰值搜光算法,而 Fast Align 适用于两轴到六轴的峰值算法。
  当应用场景不同和或者硅光能量分布特点不同时,可以选择相对应的搜光算法控制工程网版权所有,比如图 2 所示,当光能量近似于平板分布时,最大值可能是某一个区域而不是某一个位置,用户最关心的 是进入到最大值区间的中心,并不注重最大值的某个点,这时候 GEO Center 也许是一种很好的 搜索方式,它可以由用户指定在某一区域进行"弓"字形扫描或者进行"田"字形扫描,同时可 以限定扫描的横向及纵向扫描区间及每一步的距离,扫描结束后会停在整个光能量的几何中心位 置。在实际应用中光能量是高斯分布更为常见,这时 Fast Align 也许就会比其它算法更快找到峰 值。Fast Alignment 属于一种迭代算法,它可以定义参与搜索轴的数量,第一步的搜索方向和步 距,迭代搜索次数www.cechina.cn,饱和阈值,误差范围, 轴的搜素限位等参数,它适用于能量为高斯分布的 特征控制工程网版权所有,搜光轴通过每次运动后获取的能量与前值比较,找到光能量逐步变大的方向,搜索到设定 值,或者到搜索次数完成后停止。

图2 不同类型的能量分布

  做一个典型的实例演示,当光斑能量为高斯分布,搜光系统从完全没有光能量的位置搜索 到最大值,可以选择 Aerotech 的组合搜光算法,即先用 Spiral Rough 找到初始光,再在这个基础 上运行 Fast Align 搜索峰值位置。
  1.  Spiral Rough 找到初始光,程序如下:

  图 3 展示了 Spiral Rough 的 2D 运动轨迹,这种算法又称之为螺旋搜光算法,能帮助用户 快速准确地找到初始光。

图 3 Spiral Rough 的 2D 运动轨迹

  图 4 将轨迹切换回 1D 图形,我们可以看到整个过程耗时 3.2 秒,光能量从 0V 到 1.1V, 非 常的快捷高效的完成了初始光搜索,为后面的峰值搜索打下了坚实基础。

图4 Spiral Rough的1D运动轨迹

  2.   Fast Align 找峰值光,程序如下:

  从图 5 所示,Fast Align 算法开启后 X Y Z 三个轴同时按程序设定运动第一步,在初始搜 索的基础上,随后每一步的运动都会与前一步进行能量比较,确保搜光系统往山峰的方向高效搜 索,光从初始能量的 0.26 V 搜到 1.1V ,整个峰值搜索过程大约 5 秒左右完成。

图 5 Fast Align 的 1D 运动轨迹 

  用户完成峰值搜光算法后好可以调用 Aerotech 的其它算法在小范围内进行再多一次的扫描,检验是否搜索结果为峰值。

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